Biến dạng đàn hồi

Biến dạng đàn hồi là biến dạng bị mất đi sau khi bỏ tải trọng. Biến dạng đàn hồi tuân theo định luật Hooke. Với trạng thái ứng suất pháp đơn giản, chúng được biểu diễn bằng công thức:

σ = E + ε (1)

 trong đó: E – là môđun đàn hồi pháp tuyến hay môđun Young
                 ε – là độ biến dạng.

Đối với trạng thái ứng suất tiếp đơn giản, định luật Hooke có dạng:

τ = G . γ (2)

Trong đó: G là môđun trượt hay mođun xê dịch; γ là độ xê dịch. Giữa môđun đàn hồi E và môđun xê dịch G, co mối quan hệ:

G = E/[2 (1 + µ)] (3)

Trong đó: µ - là hệ số Poisson, vớ đa số vật liệu, µ có giá trị gần 0,3. Môđun đàn hồi pháp tuyến E, môđun trượt G là các đặc trưng quan trọng của biến dạng. Bảng 1 nêu giá trị E và G của một số kim loại thông dụng.

Bảng 1. Các trị số E và G và µ của một số kim loại nguyên chất ở 20oC.



Hình 2 mô tả sự thay đổi mạng tinh thể khi biến dạng đàn hồi. Dưới tác động của ứng suất pháp và ứng suất tiếp, thông số mạng và vị trí các nguyên tử bị thay đổi nhỏ, vì vậy, khi bỏ tải trọng, chúng lại trở về vị trí cân bằng ban đầu, không gây ra biến dạng dư.


Hình 2. Sự thay đổi mạng tinh thể khi biến dạng đàn hồi
a) Trước khi biến dạng; b) Biến dạng đàn hồi do ứng suất pháp tuyến;
c) Biến dạng đàn hồi do ứng suất tiếp; d) Sau khi bỏ tải trọng.

Các biểu thức (1), (2) và (3) chỉ dùng khi vật liệu đẳng hướng hoặc đẳng hướng giả như vật liệu đa tinh thể hoặc vô định hình. Các vật liệu dị hướng như đơn tinh thể, đa tinh thể có phương mạng bị định hướng (textua) thì giá trị của các môđun đàn hồi E và G cũng thay đổi theo các phương khác nhau. Các yếu tố ảnh hưởng đến lực liên kết nguyên tử đều làm thay đổi môđun đàn hồi. Đáng chú ý là nhiệt độ, nguyên tố hợp kim và tổ chức.
 

Comments